Future Internet, IoT and cloud computing

Blog del grupo de investigación GRITS. Redes de próxima generación para el Internet del futuro, Fog Computing e Internet de las cosas para implementar nuestros diseños personalizados en nubes híbridas ciberseguras, en sistemas de almacenamiento a gran escala y comunicaciones de larga distancia.

14 Abril 2013 | Publicado por Editorial Team GRITS

IPv6: ¿Realidad o Ficción?

Hace ya más de una década que se se habla del establecimiento de IPv6 como sustitución del protocolo de red IPv4. De hecho, desde 1996 el direccionamiento IPv6 ha estado disponible y el estándar Internet Protocol Version 6 (IPv6) Specification (RFC 2460) se definió en 1998. El motivo con más peso que provocó la definición de este nuevo protocolo de red fue el agotamiento de espacio IPv4. ipv6Dado que con el avance de la tecnología y el crecimiento exponencial de Internet, cada vez es necesario proporcionar direcciones a más dispositivos, el rango de direcciones disponibles con IPv4 resultó ser insuficiente. Analizando la situación actual de IPv4 es preocupante el poco espacio disponible. La IANA (Internet Assigned Numbers Authority), encargada de asignar bloques de direccionamiento IPv4 a los diferentes RIRs (Regional Internet Registry), asignó el último bloque de direccionamiento en febrero del 2011. Todo el espacio IPv4 disponible está repartido entre los diferentes RIRs. Cada RIR gestiona una región del mundo y proporciona direccionamiento a ISPs y organizaciones. Según la asignación en este momento (Labs.APNIC.NET report), algunos RIRs han agotado sus direcciones IPv4 (todas asignadas) y otros lo harán en breve. A continuación se presentan las fechas previstas del agotamiento de direccionamiento IPv4 para cada RIR:

  • APNIC (Asia y Pacífico) - 19 de Abril de 2011
  • RIPE NCC (Europa, Oriente Medio y partes de Asia Central) - 14 de Septiembre de 2012
  • ARIN (América Anglosajona y varias islas de los Océanos Pacífico y Atlántico) - 31 de Marzo de 2014
  • LACNIC (América latina y el Caribe) - 24 de Agosto de 2014
  • AFRINIC (África) - 24 de Julio de 2020

RIRs

Pero, IPv6 fue pensado no solo para proporcionar más espacio de direccionamiento sinó que también para mejorar el protocolo IPv4 existente. Los beneficios que aporta IPv6 son los siguientes:

  • Mayor espacio de direccionamiento (direcciones IPv6 de 128 bits vs. direcciones IPv4 de 32 bits).
  • Cabecera IPv6 más simple. Eliminados algunos campos de la cabecera IPv4 o movidos a las cabeceras de Extensión. Eliminada la fragmentación gracias al auto-descubrimiento de la MTU (Maximum Transmision Unit), que de ser necesaria se implementa en hosts finales y no en routers. Eliminada la redundancia de comprobaciones prescindiendo del campo Checksum (si se produce algún error lo detectarán otras capas).
  • Autoconfiguración. Mediante la utilización del protocolo ND (Neighbor Discovery), IPv6 es capaz de proporcionar una dirección IPv6 válida a un host final sin la necesidad de configuración manual o dinámica mediante DHCP.
  • Flow Label. Incorpora una etiqueta que proporciona flexibilidad para los ISPs en el momento de implementar QoS, ingeniería de tráfico, etc.
  • Seguridad a nivel de red nativa. IPSec es el mecanismo de seguridad implementado de manera nativa en IPv6 (pero no obligatoria). IPSec fue definido para IPv6. IPv4 adoptó IPSec por la gran eficacia del protocolo pero como mecanismo adicional.
  • Mejor soporte de movilidad. Menor congestión en la transmisión debido a que la comunicación es directa entre el nodo móvil y el nodo correspondiente.

Juntando ambos aspectos, agotamiento y beneficios, es inevitable realizarse algunas preguntas:

ipv4_vs_ipv6

¿Porqué no se ha realizado aun el cambio? ¿Qué es lo que ha frenado durante tantos años la adopción de IPv6? 

Aunque IPv6 ha sido una necesidad por el agotamiento de direccionamiento IPv4 y además proporciona ciertas ventajas mencionadas anteriormente, IPv4 ha sido el estándar dominante debido a que la mayoría de equipamiento, servicios y aplicaciones se comunican mediante nodos IPv4. La adopción de IPv6 implica desarrollar y comprar nuevo equipamiento, procedimientos de operación que trabajan de manera diferente y personal que debe formarse en el nuevo estándar. Con intención de seguir utilizando IPv4 para retrasar la necesidad del cambio y los costes que éste supone, las principales barreras han sido:

  • El direccionamiento privado y NAT (Network Address Translation). El direccionamiento privado consigue preservar direcciones IPv4 porque permite su reutilización en entornos privados y disponer de más direcciones IP en el sistema privado de las asignadas para Internet. NAT permite que las direcciones privadas puedan enrutarse por Internet mediante una traducción de dominio privado a público.
  • Elevado coste de inversión. No existen ventajas a primera vista debido a que los costes iniciales de IPv6 son elevados. Este factor provoca un incremento en innovación y mejoras aplicables a IPv4 para seguir utilizando un estándar maduro y ampliamente extendido.
  • Seguridad. La adopción de IPSec por IPv4 para incrementar la seguridad, aporta un grado de seguridad comparable al IPSec nativo de IPv6.

ipv6future¿Es en estos momentos la adopción de IPv6 una tendencia? 

La presencia de IPv6 en Internet en estos momentos es de un 1% aproximadamente y, aunque la transición durará aun algunos años, los motores del cambio que hacen necesaria su adopción son los siguientes:

  • Agotamiento de direccionamiento IPv4. Las zonas más afectadas son las economías emergentes que dependen de APNIC, AFRINIC y LACNIC, RIRs con la menor asignación de bloques IPv4 los cuales están prácticamente repartidos entre ISPs y organizaciones.
  • Mercados de compraventa de direccionamiento IPv4 sin regulación. No todas las direcciones IPv4 asignadas por los RIRs están en uso. Se ha creado un mercado de compraventa que impulsará el cambio por el incremento de los costes de adquirir direcciones IPv4 debido a la poca oferta y la gran demanda.
  • Incompatibilidad IPv4-IPv6. No fue posible reemplazar IPv4 por IPv6 debido a la inmadurez de IPv6 en los inicios, los grandes cambios que suponía y la negación de algunas organizaciones a realizar grandes inversiones pudiendo amortizar lo ya implantado. A medida que se ha ido implementando IPv6 (gradualmente), ha sido necesario el desarrollo de varias técnicas para la coexistencia entre ambos estándares. Las mismas técnicas que han ayudado a mantener la conectividad en este entorno heterogéneo, dual-stack, tunneling y traducción (que trataremos en próximos posts), implican mantener dos sistemas paralelos funcionando al mismo tiempo. Esto supone un incremento en los delays y problemas en aplicaciones P2P, VoIP y servicios basados en localización.
  • Rankings Nacionales. Los rankings sobre el desarrollo de la banda ancha no serán del todo reales hasta que se recupere el principio de conectividad end-to-end que proporciona IPv6, limitado en estos momentos por mecanismos como NAT.
  • Iniciativas Políticas. Algunas instituciones públicas, como el gobierno de los Estados Unidos, e instituciones europeas, han puesto fechas límite para que algunos servicios y páginas web de ámbito público sean accesibles por IPv6.
  • Iniciativa 'Internet Society IPv6 day 2011'. Evento donde los ISPs dominantes y sites como Google y Facebook realizaron la transición a IPv6.
  • Iniciativa 'Internet Society IPv6 day 2012'. Evento en el que líderes de mercado (operadores de páginas web, operadores de red y proveedores de equipamiento) realizaron una transición permanente a IPv6 de sus productos principales.
  • Acceso a contenido. Se presupone que en un futuro cercano puede existir contenido y aplicaciones solo accesibles mediante plataformas IPv6.
  • Internet of Things (IoT). El nuevo paradigma, donde un gran número de cosas/dispositivos/objetos conectados está incrementando masivamente. El desarrollo de sensores y redes de sensores incorporadas en todo tipo de soluciones inteligentes para smart home, smart energy, smart learning, smart traffic, etc. está teniendo mucho impacto en el mercado. Para que IoT funcione es necesario un gran número de direcciones (IPv6) y volver a instalar el sistema end-to-end que proporcionará más eficiencia.

La adopción de IPv6 es una realidad y supone un reto que no podrá ser obviado mucho más tiempo. Por ello, desde hace ya algún tiempo, en la sección de Security and Networking de La Salle R&D estamos siguiendo de cerca su evolución y estudiando este estándar de repercusión mundial.

Fuentes:

R.Tadayoni, A.Henten, "Transition from IPv4 to IPv6", Copenhagen: CMI Aalborg University, 2012

P.Wu, Y.Cui, J.Wu, J.Liu, C.Metz (2012), "Transition from IPv4 to IPv6: A state-of-the-Art Survey", IEEE Communication Surveys & Tutorials, 2012  

Share